熔体旋甩法制备p型填充式方钴矿化合物Ce_(0.3)Fe_(1.5)Co_(2.5)Sb_(12)的微结构及热电性能

采用熔体旋甩法结合放电等离子烧结技术(MS-SPS)制备了p型填充式方钴矿化合物Ce0.3Fe1.5Co2.5Sb12,研究了熔体旋甩工艺对微结构以及热电性能的影响规律.结果表明,较高的铜辊转速和较低的喷气压力有利于提高熔体的冷却速率,使带状产物晶粒细化.薄带经SPS烧结后得到致密、基本单相、晶粒尺寸均匀细小(150—300nm)的块体.与传统方法制备的试样相比,MS-SPS试样虽然电导率有所降低,但因具有较大的Seebeck系数而获得了相对较高的功率因子.更为重要的是,由于MS-SPS样品中的纳米结构,样品晶格热导率较传统方法制备的Ce0.3Fe1.5Co2.5Sb12降低约30%,因此MS-SPS工艺制备的试样的无量纲热电性能指数ZT与传统方法制备的样品相比有所提高,750K时达到0.55左右.

填充式方钴矿化合物CeOs_4Sb_(12)近藤相互作用的非弹性中子散射研究

CeOs4Sb12晶体中由于导电电子与Ce3+4f1电子之间存在c-f杂化作用导致费米面附近存在能量间隙.这种c-f近藤相互作用和能量间隙是理解CeOs4Sb12物理性质,如近藤绝缘体行为、Ce3+磁矩在低温下猝灭以及重费米性等电、磁性质的关键.当用LAM-D中子谱仪对粉末CeOs4Sb12进行测量时,可以得到不同温度下CeOs4Sb12的非弹性中子散射谱.结果表明CeOs4Sb12中存在近藤相互作用,其作用强度为3·1meV,证实了CeOs4Sb12为近藤绝缘体.中子测量得出CeOs4Sb12德拜温度为317K.

Sm填充方钴矿化合物的合成及热电性能

采用高温熔融法结合固相反应法合成了一系列单相的SmyFexCo4-xSb12化合物,并探索了Sm填充分数对其热电性能的影响规律。结果表明,随着Sm填充分数的增加,载流子浓度及电导率降低;塞贝克系数随温度的升高和Sm填充分数的增加而增大;晶格热导率随Sm填充分数的增加先减小然后再增加,在某一填充分数时达到最小值。Sm0.19Fe1.47Co2.53Sb12化合物显示最大热电性能指数,在750 K时其最大无量纲热电性能指数ZTmax值达0.55。

稀土填充热电材料CoSb_3 Sm_x和CoSb_3 Pr_x的制备及表征

在低温熔融盐体系中,采用电沉积方法室温条件下制备Sm和Pr填充方钴矿化合物.研究不同稀土填充的方钴矿CoSb3热电材料的最佳制备工艺条件.通过扫描电子显微镜观察CoSb3Smx和CoSb3Prx的表面形貌,用特征X射线谱能确定其化学成分,用X射线衍射分析其晶型结构.优化工艺条件使稀土元素达到最大填充量.研究结果表明,合金薄膜的组成为Sm0.32CoSb3和Pr0.30CoSb3.三元合金薄膜由体心立方结构的CoSb3和六方晶形的稀土单质Sm组成.

电沉积制备稀土填充热电材料CoSb_3Sm_x工艺条件探索

在室温条件下于非水体系中用电沉积的方法制备Sm填充方钴矿化合物。研究制备稀土填充的方钴矿CoSb3热电材料的最佳工艺条件。在最佳工艺条件下稀土元素达到最大填充量,合金薄膜的组成为Sm0.32CoSb3。

In_(0.3)Co_4Sb_(12-x)Se_x方钴矿热电材料的制备和热电性能

用熔融退火结合放电等离子烧结法制备了In0.3Co4Sb12-xSex(x=0—0.3)方钴矿热电材料,探讨了In的存在形式,系统研究了Se掺杂量对结构和热电性能的影响.结果表明:In可以填充到方钴矿二十面体空洞处,过量In在晶界处形成InSb第二相,Se对Sb的置换使晶格常数减小,In填充上限降低;In0.3Co4Sb12-xSex样品呈n型传导,随着Se掺杂量的增大,载流子浓度降低,电导率下降,Seebeck系数增大,功率因子有所降低;由于在结构中引入了质量波动及晶格畸变,适量的Se掺杂可以大幅降低材料晶格热导率;样品In0.3Co4Sb12和In0.3Co4Sb11.95Se0.05的最大ZT值均达到1.0以上.

La_yFeCo_(3.0)Sb_(12)热电化合物的原位反应合成及热电性能

以Co、Sb、Fe及La为起始原料,采用放电等离子烧结(SPS)技术原位反应合成了填充式方钴矿化合物LayFeCo3.0Sb12(y＝0～0.4).实验结果表明,在y = 0 ～ 0.3组成范围内,P型传导的LayFeCo3.0Sb12化合物为试样中的主晶相,并伴有极少量的Sb相;当Fe含量固定为1.0时,La的饱和填充分数达到0.3.在填充分数小于最大填充分数时,填充化合物的晶格常数随La填充分数的增加而增加.LayFeCo3.0Sb12化合物的电导率和热导率随着La填充量的增加而降低,Seebeck系数随着La填充量的增加而增加,功率因子随温度升高而升高.填充分数为0.3时,La0.3FeCo3.0Sb12化合物有较高的热电性能,其中在773K时具有最大的热电优值(ZT值)0.56.